Lenkachsen bei zweiachsigen Fahrzeugen

  • Die von Lutz vorgetragenen Erkenntnisse zu diesem Thema befinden sich in meinem Beitrag zu BLDC Motoren.
    Meine Überlegungen und Versuche zu Kupplungen, Puffern und leicht laufenden Fahrzeugen, finden sich hier teilweise wieder.


    In der Bogenfahrt treten Kräfte auf welche die Radsätze verschieben, so dass diese mit dem Kreisbogenmittelpunkt fluchten. Das Bestreben des Fahrzeugs gegenüber den Kräften den geringsten Widerstand entgegenzubringen wird durch mechanische Hemmnisse verringert. Bei zweiachsigen Fahrzeugen geschieht mittels Lenkachsen eine Verringerung der Reibung im Spielraum der Spurkränze. Die Auslenkung der Radachsen geschieht in den überwiegenden Anwendungen selbsttätig. Modellbahngleise und Radsätze entsprechen in den Abmessungen nicht dem Vorbild, somit kann diese Wirkung nicht eintreten. Dies wird bei den Vorschriften für die Spielraumbemessung der Spurkränze recht schnell deutlich. Die Verordnungen für das Vorbild sehen bei 1435mm Spurweite, gemessen nach Verschiebung der Achse bis zum Anlauf der einen Schiene, mindestens 10mm höchstens 25mm vor.
    Neuere Bemessungsdaten sehen folgende Maße vor:
    Spurweite 1435, Spurspiel 7-12mm
    Radius Spurkranz 13mm ->in H0 ->0,14mm
    Abstand von innen 15mm ->0,17mm
    Radius Kehle 15mm ->0,17mm
    Abstand von innen 38mm ->0,44mm


    Räder und Schiene entsprechen nur bei feinstem Modellbau dem Vorbild, Serienfahrzeuge und -schienen sind davon ausgenommen. Folglich können auch die Effekte, die dem Vorbild einen sicheren Lauf gewährleisten, sich im Modell nicht wiederfinden. Dies ist auch eine der Ursachen für die häufigen Entgleisungen. Die Fahrzeuge der Modellbahn weisen auch nicht die Masse auf um die Reibung zu überwinden, damit die Radsätze sich wie bei dem Vorbild verschieben können. Folglich muss die Reibung minimiert werden. Zu diesem Zweck werden bei dem unten gezeigtem Versuchsfahrzeugwerden die Radsätze in einem leicht laufendem Kugellager zentriert und über ein Gestänge gedreht.
    Der Radsatzblock ist zentral kugelgelagert. Entgegen dem Vorbild geht hier Leichtlauf vor der vorbildnahen Lagerung des Radsatzes an den Achsenden.


    Wie beim Vorbild soll der Spurkranz im Lauf die Schiene nicht berühren. Die Schrägstellung der Schiene, entsprechend dem Verjüngungswinkel der Radlauffläche, sorgt für eine theoretische Gleichgewichtslage. Da aber ständig Querkräfte wirken, wird der Radsatz und damit das Fahrzeug seitlich so verschoben, bis der Laufkreis des Rades die Schiene verlässt und die Kehlung des Rades erreicht. Die damit verbundene Schrägstellung des Fahrzeugs wie auch die veränderte Höhenlage welche zudem einen Schlupf erzeugt, führen zu einem Ausschwingen der Seitenkräfte in die entgegengesetzte Richtung. Ob sich dies bei einer angenäherten Konstruktion im Modell überhaupt überprüfen lässt, bleibe dahingestellt.
    Das Versuchsfahrzeug dient zur Erprobung verschiedener Kupplungen mit starrer Verbindung und wie bereits zu erkennen, beweglichen Puffern.



  • Hallo!
    Eine "kühne Idee" aber leider zu kompliziert und damit wenig alltagstauglich.
    Ich bitte den Autor um Nachsicht.
    Mfg

  • Hallo Wolfgang,
    da liegt wohl ein Betrachtungsunterschied zwischen uns.
    Ich halte die Lösung der industriellen Hersteller btr. Bogenläufigkeit von Modellfahrzeugen nicht für alltagstauglich.
    Nach wie vor ist Modelleisenbahn mit Entgleisungen verbunden.
    Das hier auch ein Masseunterschied zum Vorbild ein Grund ist, bleibt unbestritten.
    Der tiefere Grund liegt in der Spielzeughistorie, Kinderspielzeug muss einfach und billig sein.
    Für die erwachsenen Modelleisenbahner werden Produkte angeboten die noch immer halb in der Kinderwelt und mit der anderen Hälfte im
    feinen Modellbau beheimatet sind.
    Antriebe, Räder, Fahrgestelle, Puffer und Kupplungen haben noch nicht den hohen Qualitätsstandard erreicht, der z.B. bei der Beschriftung
    mittlerweile anzutreffen ist.
    Die komplizierte Physik und vielfältige Technik der Bogenläufigkeit von Schienenfahrzeugen kann nur teilweise für Modellfahrzeuge gewinnbringend sein.
    Andererseits könnte die Modellbahntechnik in einem gewissen Umfang auch für das Vorbild von Bedeutung sein wenn es um Einzelradtechnik, Lenkachsen in Drehgestellen usw. geht.
    In meiner Dokumentation erbringe ich den Nachweis, dass Lenkachsen in zweiachsigen Fahrzeugen mit großem Radstand nicht nur sinnvoll, sondern auch notwendig sind.
    Die Versuchsfahrzeuge zeigen den frappanten Unterschied in einem Gleisbogen, Roco R2. Die Räder sind maßstäblich, die entsprechenden Bezeichnungen wie H0pur verwende ich nur ungern, da es nur eine richtige Wiedergabe des Vorbildes geben kann, welche dann nicht normiert werden braucht.
    Das untere Fahrzeug ohne Lenkachsen wäre bereits in der Fahrt entgleist, es hält sich lediglich in der Stellprobe auf dem Gleis.



    Wie es sich für ein Experimentalfahrzeug gehört, sollen die beabsichtigten Vorgänge gut beobachtbar sein.
    Hier geht es nicht um produktionsreife Lösungen, zudem sollen noch weitere Funktionen erprobt werden.
    Gruß Wolfgang

  • Hallo!
    Das ist ja das schöne am Hobby; die unterschiedliche Herangehensweise an dasselbe.
    Das was möglich ist, muß nicht immer sinnvoll sein (Preis). Piko trat in der DDR mit sei-
    nem Namen Pionierkonstruktion an.
    Die allfälligen "Krebsschäden" der Modellfahrzeuge wie unsichere Stromabnahme,
    Schiefstellung von Lok und Tender bei Schlepptenderloks sowie deren Abstand zueinander
    sind häufig ungelöst weil als Kostenteiber der Modellproduktion.
    MfG

  • Hallo Wolfgang,


    also wenn Du jetzt nicht deine eigene Versuchsreihe mit eingebracht hättest, könnte man annehmen,
    Du wolltest das Rad nochmal erfinden. Die Probleme von langen 2-Achsern sind hinlänglich bekannt und oft
    Gegenstand Ernst zu nehmender Diskussionen und Veröffentlichungen.
    Bei deinen eigenen Tests hätte mich schon mal interessiert, was bei dieser "puren" Konstellation von Rad und
    Schiene im Gleisbogen herausgekommen ist.
    Bisher war ja die Krücke für die Fahrzeughersteller die Anlenkung der Achsen durch die Kupplung. Das bedeutete
    aber wiederum einen Kompromiß, weil dann die vorbildgerechte Anordnung der Kupplung im Pufferträger nicht
    mehr möglich war. Und bei geschobenen Waggons funktioniert diese Variante auch nicht.
    Meine Erfahrung ist, daß im Modell eine Selbstlenkung der Achsen, das heißt die exakte radiale Einstellung zum Gleisbogen,
    nur in einem eng begrenzten Rahmen möglich ist. Die Gründe dafür hast Du teilweise schon genannt.
    Da hilft auch nicht die leichtgängige (und vorbildwiedrige) Lagerung des Achshalters unterm Fahrgestell als
    praktischer Ersatz für das Achslagerspiel selbstlenkender Achsen beim Vorbild.
    Eine Möglichkeit, das Aufklettern des Radsatzes im Gleisbogen zu vermeiden, wäre dann noch die Spurweitung.
    Allerdings wäre die Realisierung im Modell ziemlich kompliziert und m.E. von wenig Erfolg gekrönt.
    Noch ein Aspekt:
    Bei vorbildgerechter Darstellung der Fahrgestellunterseite des Modells hat man überhaupt keinen Einfluß mehr auf das Fahrverhalten
    eines langen 2-Achsers im Gleisbogen. Dann steht da ein ein tolles Modell, das sich aber kaum auf den Schienen halten kann.
    Man muß sich also entscheiden zwischen Modell und Fahrverhalten oder wieder mal Kompromisse eingehen.


    Aber auch Ergebnisse zu deinen anderen Tests (Kupplung, Puffer u.a.) hätten mich interessiert.


    Gruß, Peter

  • Hallo Peter,
    ich stimme Dir zu, man muss sich entscheiden zwischen einem guten Fahrverhalten und einem präzise nachgebildetem Modell.
    Die Entwicklung im Modellbahnwesen zeigt jedoch, dass beides sich verbessern lässt.
    Den Kompromiss, den ich nicht machen möchte, ist eine Veränderung der Radmaße gegenüber dem Vorbild.
    Die maßstäblichen Räder sind wiederum die Voraussetzung für eine genaue Positionierung der Längsträger und Achshalter, dieser Punkt wird in meinem Baubericht zum Oppeln wieder aufgenommen werden.
    Mit diesem Experimentalfahrzeug werden Grenzen ausgelotet, die immer wieder neu definiert werden können.
    Einen schön gefertigten Wagen oder auch eine Lok lässt man natürlich nicht durch dieses Roco Gleis R2 fahren.
    Auf der anderen Seite sollte bei Roco R10 ein leichter, entgleisungssicherer Lauf gewährt sein.




    Wie Du schon erkannt hast, geht es mir nicht allein darum einen zweiachsigen Wagen durch einen Gleisbogen zu "drücken".
    Ich denke auch, dass durch einen Gleisbogen mit einem Radius von einem Meter, Fahrzeuge mit einem Achsstand von 70mm gut laufen.
    Wie das Foto erkennen lässt, sind die Räder des linken Fahrzeugs besser im Gleis positioniert, als die des rechten "Wagen".


    Es gehört heute zur Standardfunktion, dass die Wagen Puffer an Puffer fahren.
    Es erscheint mir nichts einfacher als dem Vorbild entsprechend die Puffer beweglich zu machen ohne die Funktion des Vorbildes zu übernehmen.
    Die kleine Kinematik erfüllt diesen Zweck.
    Wie üblich ist bei einem Versuchsmodell alles noch grob ausgeführt und soweit wie möglich justierbar.
    Die Puffer erfüllen keinen Zweck, sie sind einfach nur da.



    Ein weiterer Punkt der dem Vorbild entsprechend umgesetzt werden soll, ist dass die Kupplung, wie immer sie später aussehen soll, durch die
    Öffnung in der Mitte der Pufferbohle geführt wird und dann mit dem Fahrwerk verbunden.



    Da der Drehpunkt des Kupplungsträgers so dicht wie möglich hinter die Rückseite der Pufferbohle gelegt wurde, damit ist die Öffnung
    in der Pufferbohle auf eine vertretbare Größe gelangt. Die Kupplungsaufnahme beträgt 1mm im Durchmesser und kann in der Längsverschiebung eingestellt werden.
    Das Drehteil, welches die Kupplungsstange aufnimmt, trägt auch das Blechstück, welches die Puffer bewegt. Das für diesen Zweck die Puffer erst angefertigt werden mussten, ist den Fotos sicherlich zu entnehmen.



    Der Drehpunkt, dicht hinter der Pufferbohle, erfüllt die Voraussetzung eine starre Kupplung einzusetzen.
    Dieses ist hier durch eine Stange, 1mm rund geschehen.



    Hierbei ist der Drehpunkt auch der Punkt wo Längs- und Querkräfte auf das Fahrzeug einwirken.
    Wie groß die Querkräfte sind wird zunächst vom Gleisbogenradius, also der Schrägstellung oder Versatz der Fahrzeuge bestimmt.
    Für die Modellbahn ist eine Konstruktion günstig, welche die Querkräfte so gut wie möglich reduziert. Diese verursachen, wenn die Höchstbelastung überschritten wird, die Entgleisungen.
    Weniger wichtig sind hierbei die resultierenden Kräfte für den Vortrieb.
    Es zeigt sich beim Vorbild, dass die Klauenkupplungen, bei denen keine Puffer benötigt werden, sich wesentlich günstiger auf die Kraftverteilung innerhalb des Wagensystems verhalten als Schraubkupplungen mit Puffern. Bei der Fahrwerkskonstruktion zeigt sich auch wie abhängig die Anordnung der tragenden Bauteile von der Position der Puffer sind.
    Gruß Wolfgang

  • Hallo Wolfgang,


    diese Kupplung/Puffer - Konstruktion habe ich so noch nicht gesehen und wenn Du sie selbst entwickelt hast
    (der Patentgedanke liegt da nahe), dann meine ungeteilte Hochachtung vor dieser Leistung. Vordenker können
    wir oberhalb des Modellbahn-Mainstreams nicht genug haben in unserem Metier.


    Ich teile deine Auffassung, daß bei ernsthaftem Fahrzeugbau sich das Rad - Schiene - System an das Orginal
    anlehnen sollte, weil das inzwischen auch industriell machbar ist. Damit wäre schon mal ein wichtiger Schritt
    hin zu einem an das Orginal angelehnten Eisenbahnmodellbau getan.


    Was das für den Modellbaumarkt bedeutet, darüber sollen sich die Hausökonomen und Hobby-BWLer den
    Kopf zerbrechen. Technisch stellt es jedenfalls heute keine Hürde mehr dar.


    Zurück zu deiner Konstruktion:


    Ich kann mir gut vorstellen, daß bei deinem Versuchsaufbau auf Grund des technologisch bedingten Spiels
    die Anlenkung der Achsen in die radiale Stellung zum Gleisbogen nicht hundertprozentig funkioniert. Man kann
    das aber – je nach Radius der vorhandenen Gleisbögen - durch die Vergrößerung/Anpassung der Hebelwirkung
    zwischen Radsatz und Kupplungsaufhängung noch weiter korrigieren. Es sollte also tatsächlich funktionieren.


    Genial finde ich die angesteuerten Pufferstößel. Wenn ich mal alle das gleichmäßige Fahren beeinflussenden Kräfte
    weglasse, könnte man sie sogar leicht federnd gegeneinander positionieren, so daß ein ständiger Kontakt besteht.
    Das muß aber sehr vorsichtig geschehen, weil diese Federung auf die Stellung des Waggons im Gleis Einfluß hat
    und es bei den „puren“ Spurkränzen leicht zum Aufklettern und Entgleisen kommen kann.


    Ich halte diese interessanten Versuchsaufbauten für absolut ausbaufähig.


    Vor ein paar Jahren hätte ich - auch angeregt durch deine Gedanken - ganz bestimmt mal Ähnliches aufs Gleis gestellt.
    Ich will mich aber angesichts meines schon länger währenden Erdendaseins nicht noch weiter verzetteln und bleibe bei
    meiner (nicht geistigen!) Schmalspur.


    Behalte den Spaß an solchen Entwicklungen und laß uns an weiteren Versuchen teilhaben!


    Gruß, Peter

  • Hallo Peter, danke für die anerkennenden Worte.
    Mein Eindruck, wenn ich so durch die Foren streiche, ist der, dass es zwar viele Hobbykollegen mit vielen Wünschen gibt, der Anteil der Ideen
    und Eigenbauobjekte hingegen stetig zurückgeht.
    Mir geht es einmal um den Erkenntnisgewinn und vielleicht werde ich noch einen Wagen mit den von mir durchdachten Zutaten so bauen, dass er vorzeigbar ist.
    Es ist nicht so einfach eine Achslenkung so herzustellen, dass der Radsatz sich immer radial einstellt. Was im Original funktioniert, ist, wie bereist öfter In diesem Zusammenhang erwähnt, nicht 1:1 auf das Modell übertragbar.
    Neuere theoretische Gedanken weisen aber darauf hin, dass zweiachsige Drehgestelle sich auch nicht radial einstellen, zwangsläufig kann nur ein Radsatz sich entsprechend einstellen. So schlingert das Drehgestell auf den Gleisen und muss bei schnell fahrenden Fahrzeugen entsprechend gedämpft werden um nicht ins Schwingen zu geraten.
    Bei dem Experimentalfahrzeug bestimmt der Kupplungsausschlag den Drehwinkel der Radachse. Hierbei wurde eine Art Untersetzung eingebaut. Die beiden Drehwinkel sind nach zeichnerischer Erprobung nicht identisch, so dass die beiden Hebel welche das Lager der Kupplungsaufnahme und der Lagerklotz für die Achse verbinden, trapezförmig ausgestaltet sind.

    So dreht das Achslager immer ein bisschen weniger als das Kupplungslager. Damit wird vermieden, dass die Räder zu weit im Bogen ausschlagen.
    Ich hätte gerne eine einfachere Konstruktion "erfunden", mir fällt nichts besseres ein um beide Funktionen so zu verbinden, dass die Achsen sich auf der einen Seite nicht frei im Bogen einstellen, was bei der Modellbahn nicht funktioniert, andererseits aber die Kupplung durch die Pufferbohle zu führen. Das System funktioniert allerdings nur mit starren Kupplungen.
    Davon demnächst mehr
    Gruß Wolfgang

  • Hallo Wolfgang B!


    Wie ich sehe betreibst Du hier Grundlagenforschung.
    Was bei spielzeugtypischen handelsüblichen Gleisradien schwierig zum Funktionieren zu bringen ist, könnte durchaus bei vorbildgerechten Radien funktionieren.
    Was ich hier noch einmal ins Spiel bringen möchte ist der Schlupf bei fest auf der Achse montierten Rädern zwischen bogeninnerer und bogenäusserer Schiene. Je größer der Radius, desto weniger beträgt hier der Schlupf in % ausgedrückt. Irgendwo muß es einen Punkt geben wo, bei der üblichen Neigung der Radlaufflächen von 3°, ein Mindestradius nicht mehr unterschritten werden darf damit eine selbsttätige Radialeinstellung der Rasätze noch funktioniert.


    [irony]Kuriosität am Rande:
    http://ogrforum.ogaugerr.com/f…RGE/inlineImage/true/Fast Angle Wheel.png
    Ausgerechnet die Spur0 High Railers, hierzulange würde man sie Tin Platers nennen, haben sich vor einigen Jahren auch schon Gedanken darum gemacht. Hier ging es aber hauptsächlich um eine Verminderung der Reibung in Kurven. Deren kleinster Standard Gleiskreisdurchmesser 0-31 würde auf H0 übertragen einen Radius von 197mm ergeben.
    http://ogrforum.ogaugerr.com/topic/fast-angle-wheels
    Es gibt darin auch Links auf schön gemachte Videoanimationen.
    [/irony]

  • Hallo Wolfgang,


    ich möchte deine Aufmerksamkeit beim Thema „Lenkachsen bei zweiachsigen Fahrzeugen“ noch auf die
    Veröffentlichung von Winfried Schmitz-Esser im „LOKI“ (2009) lenken.
    Aus den bekannten juristischen Gründen kann ich diese "LOKI" - Artikel hier nicht zeigen. Du und alle, die
    es interessiert bekommen sie als PDF zugeschickt.
    Ich hoffe, daß Du die theoretischen Grundlagen und die modellmäßige Umsetzung dieser Bauweise kennst,
    auch wenn Du sie nicht explizit erwähnt hast.
    Warum?
    Weil die an das Orginal angelehnte Lenkachsenbauweise von W. S-E. keine den Radsatz steuernde Kupplung
    braucht, sondern selbstzentrierend funktioniert.
    Das heißt, der Waggon muß nicht mit anderen Waggons gekuppelt sein,
    damit die radiale Einstellung der Radsätze erfolgen kann. Allerdings muß der Mindestradius, den Lutz K. gerade erwähnt
    hat, in den oberen Regionen liegen. Um es mal vorsichtig auszudrücken.


    S.-E. erkauft sich die Funktion allerdings mit sehr, sehr filigranen, funktionsfähigen Achslager - Blattfederungen, die ein
    von ihm eingeräumtes seitliches Spiel der Achse in den Achshaltern ermöglichen. Für Freunde des „puren“ Modellbaus ganz
    sicher eine Augenweide, aus meiner Sicht wenig massenkombatibel und deshalb bisher hier im Thread nicht angeführt.
    Auch die entstehenden Baukosten sind nicht außer Acht zu lassen. Da kommt so ein Wagenmodell bis zum letzten Finish schnell
    mal auf 200 bis 250 Euro. (Ich weiß, wovon ich schreibe!)
    Trotzdem laufen gelegentlich einige dieser Fahrzeuge, angefertigt von Modellbauspezialisten, bei Modultreffen über die Gleise.


    Ich finde aber, man sollte diese Art der selbstlenkenden Achsen nicht unerwähnt lassen. Schon deshalb, weil sie funktionieren.


    Gruß, Peter

  • Hallo Lutz,
    recht schönen Dank für Deine wichtige Ergänzung. Da wir uns schon bereits an anderer Stelle über Lenkachsen ausgetauscht haben, kommt auch Dir das Verdienst zu, dass ich mich ein bisschen mehr in das Thema reingehängt habe.



    Berechnungen zum Schlupf eines Radsatzes im Bogenlauf

    Durchmesser Gleisbogen innen 600m (H0=6,9m) außen 603m
    Durchmesser Rad 1000mm (H0=11,5mm)
    Umdrehungen bei einer Kreisumrundung innen 600, außen 603 daraus resultiert, dass, wenn beide Räder ohne Schlupf drehen sollen, dass das außen laufende Rad einen entsprechend größeren Durchmesser aufweisen muss.
    Es folgt: Raddurchmesser außen 1005mm (H0=11,55mm)


    Mit modellbahntypischen Abmessungen ergibt sich folgende Berechnung:
    Durchmesser Gleisbogen 60m (H0=0,69m) Raddurchmesser außen 1050m (H0=12mm)
    Aus den Überlegungen folgernd, bestimmt sich allgemein der Mindestradius des Gleisbogens.
    Er resultiert aus der Differenz der konischen Raddurchmesser der Lauffläche welche noch als befahrbar gelten.
    Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass der Spurkranz im Original nicht zur Ausrichtung des Rades dient.


    Betrachtung zum Aufbau eines Rades.
    Angenommen wird eine Neigung von 7mm bei einer Laufflächenbreite von 100mm .
    Setzt man den äußeren Rand der Lauffläche mit 1000mm Durchmesser an, so ergibt sich auf der Laufflächeninnenseite ein Durchmesser von 1014mm (H0=11,65mm).
    Es ist zu erkennen dass beim Vorbild die entsprechende Konizität noch größer ist als zum Durchfahren des Mindestradius eines Gleisbogens erforderlich ist.
    Im Modellbahnsektor ist mit den industriell hergestellten Bogengleisen die Möglichkeit der Kompensierung des Schwundes beim Bogenlauf nicht mehr gegeben.
    In wie weit sich dementsprechend ein Rad im Gleisbogen noch selbst ausrichtet, sei dahingestellt.
    Alles wichtige dazu:
    http://www.zeno.org/Roell-1912/A/Lenkachsen


    Hallo Peter,
    es liegt mir fern wegweisende Erkenntnisse und deren Umsetzungen zu diesem Thema zu unterdrücken.
    Die von Winfried gezeigten Objekte, nicht nur zu diesem Thema, sind wegweisend und bewundernswert, eine Korrespondenz aus vergangenen Tagen mit Winfried hat mich erst ermuntert diese Form des Modellbaus anzugehen.
    In dem Wort Lenkachsen mag eine Gemeinsamkeit liegen, es ist eben nur Sprache. Technisch sind zwangsgesteuerte und freie Lenkachsen zwei völlig verschiedene Themen.
    Zwangsgesteuerte Lenkachsen bedürfen nicht der Koppelung mit der Kupplung, für die Modellbahn sehe ich das als notwendig an.
    Wie aufgezeigt, soll mit dieser Mechanik auch noch der Pufferhub simuliert werden.
    Um einen möglichst leichten Lauf der Fahrzeuge und größte Krafteinwirkung im Zugbereich zu erzielen, sehe ich von einer Pufferberührung ab.


    Das Thema Kupplung ist der vorläufig letzte Bereich, der mit den Versuchsfahrzeugen erprobt werden soll.
    Zwei Forderungen habe ich an das System gestellt. Es muss fernbedienbar sein und nicht die Dimensionen haben, welche industriell gefertigte Kupplungen aufweisen.
    Bis auf eine Ausnahme kenne ich nur solche Fernbedienungssysteme, welche unsymetrisch sind. Das ist so zu verstehen, dass zwei gleiche Typenausführungen
    an zwei Fahrzeugen keine Kupplung mehr ermöglichen. Dies ließ die fernbedienbare Kupplung vorzugsweise nur an der Lok zu.


    Das Experimentalfahrzeug lässt eine leicht in der Länge verschiebbare Kupplungsaufnahme zu.
    Ausgangsgedanke war die Scharffenbergkupplung, welche alle Bedingungen erfüllt. Symetrisch, gegensinnig, und einseitig bedienbar.


    Hier ein Versuch der mal die Machbarkeit zeigen soll:



    Trichter und Konus, welche bei der Scharffenbergkupplung die Ausrichtung ermöglichen, kann man auch in einem Körper zusammenfassen.
    Drehteile sid meistens einfacher und genauer herzustellen.



    Durch die Halbierung von Trichter und Konus gewinnt man etwas an Raum, die Kupplung wird kleiner, ohne die
    Selbstzentrierungstoleranzen zu vermindern.



    Die folgenden Bilder zeigen die Kupplung in jeweils unterschiedlichen Positionen.





    Hoer noch einmal das Gesamtbild eines Fahrzeugs




    Bis zum nächsten mal wünscht Wolfgang allen Lesern, Kommentatoren und die mir besonderes Lob aussprechen, schöne Festtage.

  • Die Bahnsysteme dieser Welt weisen verschiedene Kupplungssysteme für ihre Schienenfahrzeuge auf.
    Das westeuropäische Kupplungssystem muss zusammen mit den Puffern betrachtet werden.
    Im Modell werden diese auch nachgebildet, sind jedoch ohne Funktion. Tatsächlich stören diese nur weil die Federung der Puffer bei der entsprechenden Gleisgeometrie
    im mehrheitlichen Anlagenbau nicht wirken kann. Es ist sogar das Gegenteil der Fall, das Kupplungssystem kann auch im Bereich der Schraubenkupplung nicht
    entsprechend nachgebildet werden.
    So gibt es nicht nur Kupplungen nach den individuellen Vorstellungen einzelner Hersteller, sondern die überwiegende Anzahl der industriell gefertigten Kupplungssysteme ist
    vollkommen vorbildfremd.
    Wie gezeigt lassen sich andere, bei dem Vorbild zu findende Kupplungen, nicht so ohne weiteres ins Modell übertragen. In den folgenden Bildern wird gezeigt, wie eine Klauenkupplung (AK) https://www.vcd.org/vorort/fil…_mittelpufferkupplung.pdf, in H0, im Vergleich zu einer Fleischmann-Klauenkupplung aussieht.



    Die Klauenkupplung ist aus geätzten Ns-Blechen zusammengesetzt. Sie stellt sozusagen den Grundkörper dar, die Zentrierungseinrichtungen dazu fehlen.
    Ob ich dieses Projekt noch beende...es liegt noch in weiter Ferne.




    Zunächst findet man diese Kupplung nur bei wenigen Wagen und Loks, z.B. Erzwagen, E151.
    Es macht folglich wenig Lust eine entsprechende AK zu entwickeln, da diese nur Sinn macht, wenn die Puffer entfernt werden.
    Dass die Kadee-Kupplung einer AK nachempfunden ist, macht auch eine Vertiefung in dieses Thema überflüssig.


    Die vorhergehenden Experimente haben einige wichtige Erkenntnis gebracht. Der Steildraht für den Kuppelmechanismus sollte durch den Kupplungsträger in Form eines Rohres 1mm/0,5mm geführte werden. Das erspart unschöne, sichtbare Mechaniken. Die unten gezeigte Kupplung setzt einen Einschnitt in die Pufferbohle voraus.
    Auch wenn die gesamte Konstruktion der Schraubenkupplung wesentlich näher kommt, so ist der Betätigungsmechanismus zu kompliziert, da vor allem die Lage des Servos nicht beliebig sein kann. In weiteren Folgen wird gezeigt werden, da der Servoantrieb viel zu groß ist, das eine eigene Entwicklung noch vorzunehmen ist..



    Die Kupplung selbst muss nicht so ausgelegt werden, dass sie auf Schub die Fahrzeuge auf Distanz hält, dies können die Puffer übernehmen.
    Es wird bis jetzt auf eine weit ausgelegte Zentriereinrichtung verzichtet um eine geringe, einfache Baugröße zu erreichen.
    Von der Schraubenkupplung werden zwei Elemente übernommen, der Bügel und der Haken.
    Der Haken kann nicht so wie bei dem Vorbild nachgebildet werden, da der Steildraht durch die Hakenmitte führen würde. So besteht der Haken zunächst aus einem auf den Kupplungsträger (Rohr mit Vierkant am Ende) aufgelötetem 3mm x1mm x 1mm Vierkant-Stab.
    Der Bügel ist oberhalb der Rohrmitte drehbar gelagert. Zu erkennen ist der durch das Rohr geführte Haken, welcher auf eine Rolle trifft und damit den Bügel bewegt.




    In einem weiteren Versuch wird der Bügel unterhalb der Rohrmitte gelagert.




    Wie auf den Fotos ersichtlich, beträgt die Bügelbreite noch keine 2mm. Dieses Maß übertrifft die des Vorbildes, liegt jedoch weit unter der
    Breite industrieller Kupplungen.
    Auch wenn einige Zeichnungen der Dimensionierung der Kupplungen zugrunde liegen, muss sich so allmählich an eine brauchbare Form der Konstruktion herangetastet werden.
    An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Modellbahnhersteller bei diesen "Kleinigkeiten" Großes geleistet haben. Als Beispiel soll die gezeigte Fleischmann Klauenkupplung dienen, man versuche diese nachzubauen!
    Gruß Wolfgang

  • Die aus den Experimentierfahrzeugen gewonnen Erkenntnisse sollen weiterhelfen angetriebene Fahrzeuge zu optimieren.


    Hier zunächst ein Zitat welches die physikalischen Eigenschaften des Rad-Schiene-Systems gut darlegt:
    Wenn auch bei der Modellbahn diese Effekte nicht nachweisbar scheinen, treten sie genauso auf,
    allerdings bei maßstäblicher Umsetzung des Vorbildes ins Modell.
    "https://www.google.ch/patents/DE4142028C2
    Radsätze von Schienenfahrzeugen besitzen im allgemeinen Laufflächen, die im wesentlichen konisch profiliert sind,
    so daß bei Querauslenkung aus der Mittellage der Berührpunkt des einen Rades auf größerem Radradius,
    der des anderen Rades auf kleinerem Radradius rollt, so daß sich die Radsätze beim Lauf in der Geraden
    ständig zur Gleismitte hin zentrieren und beim Lauf in Gleisbögen auf unterschiedlichen Radradien rollen,
    die im günstigsten Fall dem Unterschied der Lauflängen auf bogeninnerem und bogenäußerem Gleis entsprechen,
    wobei sich die Radsatzachse zum Bogenmittelpunkt ausrichtet und der Radsatz führungskräftefrei rollt,
    was mit Radialstellung des Radsatzes bezeichnet wird."

    Hier weiterführende Literatur: https://data.epo.org/publicati…0679560NWA1/document.html https://books.google.de/books?…J#v=onepage&q=dreiachsige Drehgestelle&f=false https://books.google.de/books?…AT3#v=onepage&q=Spurkranz im Gleisbogen&f=false
    http://www.zeit.de/1992/40/sch…uf-freien-raedern/seite-2

    Es besteht ein Unterschied zwischen einem angetriebenem Rad und einem frei rollendem Rad.
    Im letzten Fall treten keine Unterschiede zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Umfangsgeschwindigkeit des Rades auf.
    In der Bogenfahrt hingegen liegen zwischen Innen- und Außenschiene unterschiedliche Weglängen vor,
    die in einer bestimmten Größenordnung durch die konische Radlauffläche ausgeglichen werden.
    Bei dem angetriebenem Radsatz tritt zwar ebenso dieser Effekt auf, zusätzlich ein Microschlupf zwischen der Schiene und dem Rad.
    Die Bedeutung der Entwicklung für die Modellbahn eines Drehgestells mit sich radial einstellenden Radachsen liegt zunächst darin,
    durch die Gleisbögen mit kleinen Radien, entgleisungsfrei durchzukommen.
    Die industriellen eingesetzten Radmaße können dies zumeist garantieren, da die Laufflächenbreite dies ermöglicht.
    Dies verhindert allerdings eine gute Spurführung, welche wiederum dann zu Entgleisungen führen kann,
    da der Radsatz selbst in der Gleisgeraden sich nicht im rechten Winkel dazu ausrichtet,
    damit sich nicht zentriert und der Spurkranz auf der Schieneninnenseite aufläuft.


    Das gezeigte Drehgestell weist die Abmessungen für eine Diesellok der Br131/132 auf.
    Es handelt es sich um eine alte Getriebe-Version für ein Revell-Lok



    Im neu konzipierten Antrieb erfolgt dies mit drei Motoren von denen jeder einen Radsatz antreibt.
    Das Reduziergetriebe ist mit 1:35 ausgelegt bei einer Motor U/min von 14500 an 5V.


    Hier ein Detail des Schneckenradgehäuses:



    Die Radbreite liegt bei 1,8mm. Die Fotos zeigen die Anordnung der einzelnen Getriebe noch ohne Motor.
    Die Draufsicht zeigt den "Drehzapfen" in Form einer M1-Schraube. Die Andruckfeder ist noch recht provisorisch.
    Der mittlere Radsatz besitzt noch kein Schneckenrad. Auf die etwas missgestalteten Messingplatten wird später der Motor aufgeklebt, evtl.
    kann ich auch eine entsprechende Messinghülse anlöten. Das Stichwort heißt hier wenig Platz.



    Die Unterseite zeigt wie die beiden Außengetriebe mit der mittleren verbunden sind. Ebenso sind die abschraubten Motorplatten zu erkennen. Der Getriebeblock besteht aus zwei miteinander verschraubten Hälften.



    Zunächst wird der Versuch ohne Lenkgestänge vorgenommen. Bei dem Vorbild geht es in diesem Zusammenhang auch
    um die Aufnahme der Bremskräfte in einem Drehgestell.
    Siehe auch erneut: http://www.zeno.org/Roell-1912/A/Lenkachsen
    Dies kann im Modell vernachlässigt werden. Eine Dämpfung des freien Ausschlagwinkels geschieht durch die Feder,
    welche die Endachsen nieder hält.
    Der wesentliche Effekt ist bereits so gut sichtbar, alle Radsätze stellen sich radial ein.



    Gruß Wolfgang

  • Die Entwicklung neuer Antriebsformen, sei es im Vorbild oder für die Modellbahn ist leider etwas trocken und sehr theorielastig.
    Das lässt sich nun nicht vermeiden, da es zunächst gilt die Schwachstellen der bestehenden Technik und Konstruktion zu erkennen.
    Dazu gehört u.a. die Feststellung dass bereits hundert Jahre alte Erfahrungen so etwas wie einen dogmatischen Anspruch auf Alleingültigkeit
    erheben wollen.
    Beim Vorbild kann man dies zur Zeit gut verfolgen, wenn es um den Ersatz der vorhandenen Drehgestelle durch solche, welche etwas leiser sind, geht.
    Die entsprechenden Gedanken und Versuche liegen bereits mehrere Jahrzehnte zurück, dennoch fahren in meiner Heimat moderne Doppelstockwagen
    immer noch quietschend durch die "Kurve".


    Nach den Betrachtungen zum Bogenlauf von Fahrzeugen insgesamt, soll hier wiederum ein Drehgestell behandelt werden.
    Es zeigt sich, dass zweiachsige Drehgestelle nicht die ideale Spurführung aufweisen. Sie drehen sich wahrend des Geradeauslaufs um den Drehpunkt in dem Maße wie ein Rad
    mit den entsprechenden Querkräften gegen die Schieneninnenflanke gepresst wird. Im gleichen Verhältnis wird das diagonal entgegensetzte Rad ebenfalls gegen die gegenüberliegende Schiene gedrückt. Wenn sich ein Kräftegleichgewicht eingestellt hat, beginnt der ganze Zyklus in entgegengesetzte Richtung.
    Dieser Sinuslauf kann sich zu ungewollten Schwingungen verstärken.
    Eine mechanische Abhilfe bietet hier das dreiachsige Drehgestell.
    Wie bei meinem ersten Versuch dargestellt, würde der radiale Bogenlauf durch die entsprechende Konstruktion gewährleistet werden können.
    Zumindest für die Modellbahn mit RP25 Rädern ein gangbarer Weg um störungsfrei durch kleine Gleisradien zu fahren.
    Wie der Literatur zu entnehmen, muss das zwangsgesteuerte, selbstlenkende Drehgestell die Mittelachse ebenfalls (horizontal) verschieben.
    Der Effekt beim Geradeauslauf besteht darin, dass beim Ausschwenken eines äußeren Radsatzes der andere äußere Radsatz in die entgegengesetzte
    Richtung schwenken würde. Dabei kann der mittlere Radsatz nur die eindeutige zentrierte Position einnehmen.
    Im Modell sieht da folgendermaßen aus:






    Diese extreme Auslenkung ist auf Schienen nicht notwendig und würde bei Bedarf auch entsprechend begrenzt.
    Noch habe ich das Zusammenspiel zwischen Andruck und Rückstellung mittels Federkraft nicht ausprobiert.




    Der Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass lediglich zwei Achsen angetrieben wären.
    Ziel der Entwicklung ist es das Drehgestell mit allen Komponenten möglichst so flach zu halten, dass es nicht
    in das Lokgehäuse hineinragt.
    Würden die Motoren "Stehend" eingebaut, wäre dieses Ziel nicht erreicht.
    Frohe Ostern allen
    wünscht Wolfgang

  • Hallo Wolfgang!


    Dazu gehört u.a. die Feststellung dass bereits hundert Jahre alte Erfahrungen so etwas wie einen dogmatischen Anspruch auf Alleingültigkeit
    erheben wollen.

    Davor hüte man sich. Genau das ist der Fortschrittsverhinderer Nr. 1
    Gestatte mir, daß ich den Fokus einmal weg von der Eisenbahn hin zur Straßenbahn richte.
    Ich nehme an, die Baeseler Straßenbahn Lenk-3-Achser sind Dir bekannt? https://de.wikipedia.org/wiki/Lenkdreiachser
    Deine Ausführung des Radial einstellbaren Drehgestelles erinnert mich daran.


    http://www.evag.de/die-evag/di…rflurbahnen-in-essen.html
    http://www.google.ch/patents/US1871074
    Noch radikaler war dieser Ansatz der einzeln angelenkten Räder von Montrose-Oster. Aber Anno 1934 war man noch nicht für den Fortschritt bereit. Man beachtete zwar die technische Rafinesse, aber Konsequenzen zog man daraus nicht. Technisch gesehen hätten Niederflurstraßenbahnen, wie wir sie Heute kennen, schon in den 1930er Jahren gebaut werden können. Alle Komponenten waren schon damals vorhanden gewesen.
    Aber, aber die Denkschemata und -Verbote welche selber "gerne" schon mal zu Dogmen mutieren.



    Zurück zur Eisenbahn.
    General Electrics Patent für 3-achsige Drehgestelle mit radial einstellbaren Achsen:
    http://patentimages.storage.go…com/pages/US4765250-2.png
    http://patentimages.storage.go…com/pages/US4765250-1.png
    https://www.google.ch/patents/US4765250
    Hier sind alle 3 Achsen angetrieben.


    Und ein weiteres Patent:
    http://www.patentorg.com/self-steering-radial-bogie-173744
    [irony]Und damit sind die verregneten Osterfeiertage erst einmal gerettet:
    https://www.google.de/search?q…EQsAQIWg&biw=1280&bih=911[/irony]

    Mit freundlichen Grüssen


    Lutz

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